猫从很高的地方掉下來,通常不会受伤,而狗从同样高度掉下來,不是死就是受伤,这是为什么呢?原来,猫从空中下落时,能迅速翻身,四脚著地。绝大多数其他动物都没有这种能力,因此才有了“猫有九条命”的传说。1894 年,法国科学家马雷首次用高速摄影机拍摄了猫下落的过程,并证明猫在空中转身只需 1/8 秒。猫在空中翻身的现象解释起来颇为复杂:猫在空中运动时没有外力矩,如果猫的前半身顺时针转动,後半身就要逆时针转动,那么猫的身体不就扭曲了吗?20 世纪 60 年代,苏联力学家洛强斯基提出了“转尾巴”理论,认为猫在空中快速转动尾巴,使自己的身体向相反方向翻转。这种理论看似有道理,但猫尾巴很轻,身体很重,尾巴必须每分钟转几千次才有可能让猫在极短时间内翻转过来,那猫尾巴都成螺旋桨了,这怎么可能呢?有趣的是,1960 年,英国著名生理学家麦克唐纳做了一个决定性实验:他用几只天生没有尾巴的马恩岛猫做试验,结果发现猫在空中的转体动作依然灵活自如。
另外还有一种“弯脊椎”理论,认为猫在下落过程中,先从中间弯曲身体,然后依次向各个方向弯曲脊椎,最终使猫的前半身旋转 180°,这样猫的後半身就必然产生一个大小相等、方向相反的动量矩与其“对抗”,从而使猫的整个身体翻转过来。1969 年,美国力学家凯恩教授利用“弯脊椎”理论的数学模型和计算机程序进行了计算,结果与高速摄影机拍摄的过程完全吻合。目前公认“弯脊椎”理论是正确的。你可以亲自体验一下为什么弯脊椎对转动有影响:首先直立,保持下半身不动,发现上半身转动约 90°就会与下半身扭在一起。第二次弯腰(也就是弯脊椎),使上半身与下半身有一定角度,此时上半身可以绕下半身转很多圈,就像玩呼啦圈一样。弯腰时转动的特点是:上半身各部分都在做圆周运动,但脸部基本一直朝前。再来看猫的翻身问题。猫在下落时会弯脊椎,前半身与後半身转轴不共线,因此猫在翻身过程中前半身与後半身可以任意角度转动而不会拧。猫在下落时弯腰并通过四肢和尾巴的开合实现空中翻身,这可真是天生的救命绝技,因此“猫有九条命”还真有道理。

